Nghiên cứu ăng ten xoắn kích thước nhỏ dùng cho các cảm biến vô tuyến đặt trong cơ thể người

B¸ GI O DÖC V

OTO

B¸ QU¨C PH`NG

H¯CVI NKßTHU TQU NSÜ

NG TI N DÔNG

NGHI N CÙU NG-TEN XO N K CH THײC NH˜ DÒNG
CHO C C C M BI N V˘ TUY N T TRONG CÌ TH NG×˝I

LU N NTI NS KßTHU T

H N¸I - 2019


B¸ GI O DÖC V

OTO

B¸ QU¨C PH`NG

H¯CVI NKßTHU TQU NSÜ

NG TI N DÔNG

NGHI N CÙU NG-TEN XO N
K CH THײC NH˜ DÒNG CHO C C C M BI N V˘ TUY N T
TRONG CÌ TH NG×˝I

LU N NTI NS KßTHU T
Chuy¶n ng nh: Kß THU T
M¢ sŁ: 9.52.02.03

I N TÛ

NG×˝I HײNG D N KHOA H¯C:
PGS. TS NGUY N QU¨C
ÀNH
PGS. TS É QU¨C TRINH

H N¸I - 2019


LI CAM

OAN

Tổi xin cam oan cĂc kt quÊ trnh b y trong lun Ăn l cổng trnh
nghiản cứu ca tổi dữợi sỹ hữợng dÔn ca cĂc cĂn b hữợng dÔn. CĂc s liằu,
kt quÊ trnh b y trong lun Ăn l ho n to n trung thỹc v chữa ữổc cổng b
trong bĐt ký cổng trnh n o trữợc Ơy. CĂc kt quÊ sò dửng tham khÊo u Â
ữổc trch y v theo úng quy nh.
H Ni, ng y 6 thĂng 9 nôm 2019
TĂc giÊ

ng Tin Dụng

LIC MèN

Trong quĂ trnh nghiản cứu v ho n th nh Lun Ăn n y, tĂc giÊ Â nhn
ữổc nhiu sỹ giúp ù v hữợng dÔn quỵ bĂu.
u tiản, tĂc giÊ xin b y tọ lặng bit ỡn sƠu sc nhĐt tợi hai thy giĂo
hữợng dÔn l PGS. TS. Nguyn Quc nh v PGS. TS. ỉ Quc Trinh Khoa
Vổ tuyn - iằn tò, Hồc viằn K thut QuƠn sỹ. ỗng thới tĂc giÊ cụng vổ
cũng bit ỡn v sỹ giúp ù lợn lao ca GS.TS. Yoshihide Yamada. CĂc thy Â
luổn ng viản, tn tnh giúp ù v d nh nhng iu kiằn tt nhĐt cho nghiản
cứu sinh trong quĂ trnh nghiản cứu cụng nhữ ho n th nh lun Ăn n y.
TĂc giÊ cụng xin cÊm ỡn cĂc thy cổ giĂo, B mổn Thổng tin, Khoa Vổ
tuyn - iằn tò, nỡi nghiản cứu sinh hồc tp v tin h nh cĂc nghiản cứu khoa
hồc v sỹ quan tƠm, chia sã v giúp ù nhng iu kiằn thun lổi nhĐt cho
nghiản cứu khoa hồc.
TĂc giÊ cụng rĐt chƠn th nh cÊm ỡn Phặng Sau i hồc - Hồc viằn KTQS,
Trữớng Sắ quan Thổng tin, Binh chng Thổng tin liản lc nỡi nghiản cứu
sinh cổng tĂc v sỹ giúp ù, to mồi iu kiằn cho quĂ trnh hồc tp v
nghiản cứu khoa hồc.
Xin chƠn th nh cÊm ỡn cĂc ỗng nghiằp, cĂc bn nghiản cứu sinh, nhĐt l
nhõm nghiản cứu v ông-ten v siảu cao tn ti phặng th nghiằm ca
Khoa iằn - iằn tò, i hồc Phặng vằ Nht BÊn  cõ nhiu gõp ỵ, hỉ trổ o
kim tĂc giÊ ho n th nh lun Ăn.
Cui cũng, tĂc giÊ mun b y tọ sỹ bit ỡn i vợi gia nh, nhng ngữới
yảu thữỡng nhĐt  luổn ng h, ng viản, sã chia nhng khõ khôn trong
sut thới gian va qua.


MệC LệC

MệC LệC ......................................................

DANH MệC C C Tỉ VI T T T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DANH MệC H NH V

ii

.....................................
iv

DANH MệC B NG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
DANH MệC Kị HI U - ị NGH A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
M

viii

U ....................................................

Chữỡng

1. TNG QUAN V

1

NG-TEN K CH THìC NH

DềNG CHO C M BI N V TUY N TRONG Y T ........

8

1.1. Tng quan v thit b cÊm bin vổ tuyn dũng trong y t. . . . . . . . . 8
1.2. nh nghắa v ông-ten kch thữợc nhọ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

1.3. CĂc cổng trnh nghiản cứu, xuĐt sò dửng ông-ten kch thữợc
nhọ
trong thit b cÊm bin vổ tuyn cho y t cõ liản quan. . . . . . . . . . . . . . .
14

1.4. Tiảu chu'n v khuyn ngh v sò dửng thit b cÊm bin vổ tuyn dũng
trong y t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24

1.5. Lỹa chồn giĂ tr mổ cỡ dũng cho mổ phọng v thỹc nghiằm.. . . . .
26

1.6. Lỹa chồn phn mm, xĂc nh phữỡng phĂp mổ phọng . . . . . . . . . .
28

1.7. Kt lun chữỡng 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31

Chữỡng

2.

XU T S DệNG CNG THC CHO T NH

TO N THAM Să
I N CếA NMHA KHI L M VI C TRONG
KHNG GIAN Tĩ DO.....................................

33


2.1. C¡c nºi dung cì b£n v• NMHA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2. Tham sŁ mæ phäng khi NMHA ho⁄t ºng trong khæng gian tü do 38
2.3. • xu§t sß döng c¡c cæng thøc ” t‰nh to¡n tham sŁ i»n NMHA

39

2.4. Kh£o s¡t v ki”m nghi»m cæng thøc • xu§t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40


2.5. Kt lun chữỡng 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 48 Chữỡng 3. X Y DĩNG CNG THC CHO THI T K C U TRểC Tĩ
CáNG HìNG CếA NMHA TRONG MI TRìNG I N
MI.................................................. 49 3.1. Cỡ s thúc 'y nghiản
cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2. Mổ hnh ứng dửng v tham s mổ phọng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50

3.3. nh hững ca chĐt iằn mổi tợi cĐu trúc cng hững NMHA . .

52

3.4. xuĐt cổng thức thit k cĐu trúc NMHA trong mổi trữớng iằn mổi cõ
iằn th'm thay i. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5. Kt lun chữỡng 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68 Chữỡng 4. NH HìNG CếA I N MI TI C T NH I N HO T áNG CếA

NMHA V QUY TR NH - K T QU THĩC NGHI
M................................................... 69 4.1. Cỡ s nghiản
cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.2. KhÊo sĂt sỹ Ênh hững ca mổi trữớng iằn mổi tợi c tnh iằn ca
NMHA.............................................................. 70 4.3. Ch to v o kim
NMHA trong chĐt iằn mổi . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.4.

Kt

lun

chữỡng

4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 NG GP V
HìNG PH T TRI N CếA LU N N . . 92 DANH MệC C C CNG TR NH
CNG Bă.......... 95 PHệ LệC A................................................ 97 PHệ
LệC

B................................................

O.................................. 106

i

98

T

I

LI

U

THAM

KH


DANHMÖCC CTØVI TT T

Tł vi‚t t›t
ASGE
AR
BW
ESAs
ERP
EIRP
ETSI
FEM
FDTD
FDA
GO
IDM
ISM
ITU-R

ii

METAIDS
MICS
MLFMM
MoM
NMHA
PO
PIFA
RFID
RWS
SAR
SDA
SEP
TPMS
UWB
VSWR
UTD
VNA
WCE

iii


DANH MệC H NH V

1.1

Chức nông cĂc loi thit b cÊm bin trong cỡ th

1.2

ng dửng ca thit b iằn tò trong y t t trong

1.3

Thit b cÊm bin y t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.4

PhƠn b trữớng bức x quanh ông-ten. . . . . . .

1.5

c tnh bức x ca ông-ten nhọ. . . . . . . . . . . .

1.6

CĐu to cĂc lợp mổ cỡ cĂnh tay. . . . . . . . . . . . .

2.1

CĐu trúc ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2

CĐu trúc tữỡng ữỡng ca NMHA. . . . . . . . . . .

2.3

So sĂnh kt quÊ tnh theo cổng thức, mổ ph

cĐu trúc tỹ cng hững ca NMHA trong khổn
2.4

So sĂnh kt quÊ tr khĂng phĂt x ca NMHA. . .

2.5

So sĂnh kt quÊ tnh toĂn tr tn hao ca NM
gian tỹ do. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6

So sĂnh kt quÊ tr v o ca NMHA. . . . . . . . . .

2.7

So sĂnh kt quÊ hiằu suĐt ca NMHA. . . . . . .

2.8

Mi quan hằ gia hiằu suĐt bức x vợi kch t

2.9

So sĂnh kt quÊ t lằ bức x trửc ca NMHA. . .

2.10

Mi liản hằ gia t lằ trửc bức x vợi kch thữ

3.1

ng dửng v mổ hnh mổ phọng. . . . . . . .

3.2

Sỹ phử thuc ca cĐu trúc NMHA v o iằn dÔ

3.3

Sỹ phử thuc ca cĐu trúc NMHA v o iằn th'

3.4

PhƠn b t trữớng ca NMHA. . . . . . . . . . . . . .

3.5

PhƠn b dặng iằn ca NMHA. . . . . . . . . . . .

3.6

iằn cÊm ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv


3.7

PhƠn b iằn trữớng ca NMHA. . . . . . . . . . . .

3.8

Mi quan hằ gia cĂc giĂ tr ca iằn trữớng b

3.9

PhƠn b v mt nông lữổng. . . . . . . . . . . . .

3.10

Kt quÊ tnh dung khĂng v cÊm khĂng. . . . .

3.11

So sĂnh cĐu trúc cng hững ca cổng thức v

3.12

Kt quÊ cĐu trúc cng hững ca NMHA khi H/

4.1

Rant v Rl ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2

Hiằu suĐt ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3

Bông thổng ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4

Ph'm chĐt ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5

ỗ th bức x ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.6

Tr v o ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.7

Hiằu suĐt ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.8

Bông thổng ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.9

Hằ s ph'm chĐt Q ca NMHA. . . . . . . . . . . . .

4.10

ỗ th bức x ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.11

Tr khĂng v o ca NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . .

4.12

PhƠn b trữớng iằn t vũng gn ca NMHA. . .

4.13

Rin ca NMHA thay i theo v "r. . . . . . . . . .

4.14

Ch to NMHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.15

NMHA t trong chĐt iằn mổi. . . . . . . . . . . . .

4.16

Thỹc nghiằm o tr khĂng v o ca NMHA trản V

4.17

Tr khĂng v o ca NMHA khi trong mổi trữớng

4.18

Kt quÊ rng bông thổng ca NMHA. . . . . . .

4.19

o kim trữớng bức x. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.20

Bức x trản mt phflng xy ca mÔu 1 ( = 0,15).

4.21

Bức x trản mt phflng yz ca mÔu 1 ( = 0,15).

4.22

Bức x trản mt phflng xy ca mÔu 2 ( = 0,89).

4.23

Bức x trản mt phflng yz ca mÔu 2 ( = 0,89).

B.1

Kt quÊ thu ữổc tr khĂng v o . . . . . . . . . . . .
v

B.2 Kt quÊ tnh toĂn phƠn b dặng iằn trản ông-ten. . . . . . . . . 100
B.3 Kt quÊ so sĂnh cĐu trúc tỹ cng hững ca ông-ten.
B.4 So sĂnh tr khĂng v o ca cĐu trúc A v B.
B.5 PhƠn b t trữớng vũng gn.

. . . . . . 100

. . . . . . . . . . . 101

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

B.6 PhƠn b iằn trữớng vũng gn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
B.7 Tr khĂng v o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
ỗ th bức x 3D (G).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

B.9 ỗ th bức x 2D (G).
B.10 ỗ th bức x 3D (G ).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

B.11 ỗ th bức x 2D (G ).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

B.8

vi

DANH MÖC B NG

1.1

ThŁng k¶ k‚t qu£ nghi¶n cøu v• c¡c lo⁄i «ng-ten

trong c§y gh†p y t‚. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2

Tham sŁ i»n mæi cıa mæ cì th” ð tƒn sŁ 402 M

1.3

Tham sŁ i»n mæi cıa mæ cì th” theo [78]. . . . .

1.4

Tham sŁ i»n mæi cıa mæ cì nh¥n t⁄o ð tƒn sŁ 4
döng trong lu“n ¡n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.5

TŒng hæp °c i”m ch‰nh cıa MoM v FEM . .

2.1

TŒng hæp ch‚ º l m vi»c, c¡c tham sŁ «ng-ten.

2.2

Ph÷ìng ph¡p dòng cho thi‚t k‚ NMHA. . . . . . . . .

2.3

Tham sŁ mæ phäng NMHA trong khæng gian tü

2.4

K‚t qu£ kh£o s¡t hi»u qu£ sß döng cæng thøc. .

3.1

Tham sŁ mæ phäng NMHA trong ch§t i»n mæi

3.2

ành l÷æng gi¡ trà li¶n quan giœa c¡c tham sŁ. .

4.1

Gi¡ trà cıa trð v o v hi»u su§t thay Œi theo

4.2

Th nh phƒn v“t li»u dòng ” ch‚ t⁄o ch§t i»n mæi.

4.3

Thø tü c¡c b÷îc ch‚ t⁄o ch§t i»n mæi . . . . . . . . .

4.4

K‚t qu£ o ki”m ch§t i»n mæi. . . . . . . . . . . . . . .

4.5

Thø tü c¡c b÷îc ch‚ t⁄o NMHA . . . . . . . . . . . . . . .

B.1

Tham sŁ mæ phäng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

vii

..


DANH MệC Kị HI U - ị NGH A

Kỵ hiằu

ị nghắa

V dử

Ch thữớng, in nghiảng

Bin s

x

Ch hoa, in nghiảng

Hng s

Y

Ch hoa, in m

Vc tỡ

E

"



iằn th'm

"0



iằn th'm tuyằt

"r

iằn th'm riảng



iằn dÔn

i

t th'm
r

t th'm riảng
Hằ s phƠn b dặng trản dƠy
ông-ten
Hằ s chiu cao vũng iằn tch Q
Mi quan hằ gia tng nông
lữổng iằn v nông lữổng dỹ tr

k

S sõng

r

KhoÊng cĂch t ông-ten tợi im
khÊo sĂt trữớng

viii

M U

1.

ng lỹc nghiản cứu.
Ng y nay, vĐn sức khoã v chôm sõc sức khọe con ngữới ang l mi

quan tƠm h ng u ca nhƠn loi. Vợi sỹ phĂt trin mnh m ca khoa hồc k
thut, cĂc thit b phửc vử trong lắnh vỹc y t cụng tr nản rĐt hiằn i v em
li hiằu quÊ thit thỹc. Nhiu nghiản cứu ữổc ứng dửng v phĂt trin  to nản
cĂc giÊi phĂp hu ch phửc vử cho lắnh vỹc y t nhữ trong xt nghiằm,
giĂm sĂt sức khọe, iu tr bằnh, v.v. Thit b cÊm bin khổng dƠy dũng
trong cỡ th con ngữới phửc vử trong y t thỹc sỹ l phĂt minh quan trồng ca
ng nh iằn tò. CĂc chnh ph, t chức vin thổng quc t, cĂc nh khoa
hồc cụng  xƠy dỹng cĂc khuyn ngh, tiảu chu'n khi sò dửng bông tn,
cổng suĐt cho ứng dửng n y [6]-[14]. Thit b cÊm bin y t khổng dƠy Â
khc phửc ữổc mt s tỗn ti ca thit b truyn thng cũng chức nông nhữ
giÊm ữổc hằ thng dƠy dÔn, tông linh hot khi sò dửng, to nhiu thun
lổi cho bằnh nhƠn khi ữổc tin h nh xt nghiằm, iu tr.
Thit b cÊm bin dũng trong cỡ th ngữới bng cĂch nhữ ung ữa v o, cĐy,
ghp trong mổ, cỡ, bp tht hoc cĂc b phn cỡ th. V th, yảu cu thit b
phÊi cõ cĐu trúc rĐt nhọ v hiằu suĐt truyn dÔn cao nƠng cao chĐt lữổng
truyn nhn d liằu thới gian thỹc giúp cho viằc thôm khĂm, ch'n oĂn bằnh
ữổc hiằu quÊ. ng-ten l mt th nh phn quan trồng trong khi

1


truy•n thæng cıa thi‚t bà c£m bi‚n cho n¶n cƒn ph£i ⁄t ÷æc c¡c y¶u cƒu

nghi¶m ng°t cıa thi‚t bà y t‚ nh÷: k‰ch th÷îc nhä; hi»u su§t bøc x⁄ cao;
ti¶u tŁn ‰t n«ng l÷æng; tu¥n thı v• t l» h§p thö ri¶ng (SAR: specific
absorption ratio) trong mæi tr÷íng sinh håc câ sü suy hao phøc t⁄p.
Hi»n nay, qui tr…nh cıa vi»c ch‚ t⁄o «ng-ten th÷íng ÷æc thüc hi»n nh÷
sau: thi‚t k‚ c§u tróc, t‰nh to¡n tham sŁ cıa «ng-ten thæng qua phƒn m•m
mæ phäng - ¥y l b÷îc thüc hi»n ƒu ti¶n, chı y‚u v phŒ bi‚n. Łi vîi mºt sŁ
«ng-ten cì b£n th… vi»c thi‚t k‚ - t‰nh to¡n n y câ th” thüc hi»n b‹ng cæng
thøc. B÷îc cuŁi còng l thüc nghi»m ch‚ t⁄o, o ki”m, so s¡nh k‚t qu£ thu
÷æc. Qui tr…nh n y th÷íng ph£i k‚t hæp, l°p l⁄i ” i•u ch¿nh nh‹m thu ÷æc
«ng-ten nh÷ thi‚t k‚, cho k‚t qu£ l m vi»c tŁt nh§t.
V… v“y, lu“n ¡n s‡ • xu§t sß döng «ng-ten xo›n (NMHA: Normal-Mode
Helical Antenna) cho thi‚t bà c£m bi‚n øng döng trong y t‚. Trong â, nºi
dung nghi¶n cøu t“p trung v o mºt sŁ v§n • sau: ho n thi»n gi£i ph¡p thi‚t
k‚, t‰nh to¡n NMHA trong thi‚t bà khi l m vi»c ð khæng gian tü do b‹ng
c¡ch • xu§t sß döng c¡c cæng thøc cıa «ng-ten cì b£n câ ki”m nghi»m
hi»u qu£ sß döng; • xu§t gi£i ph¡p thi‚t k‚ NMHA ⁄t tü cºng h÷ðng trong
mæi tr÷íng i»n mæi b‹ng cæng thøc ÷æc x¥y düng mîi; ¡nh gi¡ sü £nh
h÷ðng cıa mæi tr÷íng i»n mæi tîi ho⁄t ºng cıa «ng-ten.
Do â, t¡c gi£ lüa chån v thüc hi»n • t i "Nghi¶n cøu «ng-ten xo›n k‰ch
th÷îc nhä dòng cho c¡c c£m bi‚n væ tuy‚n °t trong cì th” ng÷íi". K‚t qu£ cıa
• t i s‡ gâp phƒn ho n thi»n gi£i ph¡p thi‚t k‚, t‰nh to¡n NMHA thæng qua
h» thŁng cæng thøc, ¡nh gi¡ £nh h÷ðng cıa mæi tr÷íng tîi ho⁄t ºng cıa «ngten nh‹m mð ra nhi•u nºi dung ti‚p theo câ th” ph¡t tri”n ÷a NMHA l m vi»c
trong thüc t‚.
2


2. Mửc tiảu,

i tữổng, phm vi nghiản cứu.

Mửc tiảu nghiản cứu.
GiÊi phĂp thit k, tnh toĂn NMHA bng cĂch sò dửng cổng thức ữổc
tng hổp trong bÊng dữợi Ơy.

CĐu
Tnh

Hiằn ti, sò dửng cổng thức cho thit k NMHA mợi ch cõ cho cĐu trúc
tỹ cng hững trong khổng gian tỹ do ữổc cổng b trong t i liằu [36].
V vy, mửc tiảu ca t i s l :
+

xuĐt giÊi phĂp thit k, tnh toĂn cho NMHA bng cổng thức:
xuĐt ữổc cổng thức tnh toĂn tham s iằn khi ông-ten l m viằc

trong khổng gian tỹ do.
+

xuĐt v phĂt trin mợi cổng thức thit k cĐu trúc tỹ cng hững cho
1

ông-ten sò dửng trong mổi trữớng iằn mổi .
- Ănh giĂ ữổc Ênh hững ca mổi trữớng iằn mổi tợi hot ng ca NMHA,
thỹc nghiằm v o kim, so sĂnh kt quÊ cõ kt lun chnh xĂc,
tin cy ca ni dung lun Ăn

 trnh b y.

i tữổng nghiản cứu.
-

NMHA l m viằc trong cĂc mổi trữớng khĂc nhau gỗm: khổng gian tỹ

do v mổi trữớng iằn mổi.
- CĂc cổng cử dũng cho thit k, tnh toĂn NMHA ứng dửng trong thỹc

tin. CĂc tiảu chu'n, khuyn ngh v chuyản ng nh chung cụng nhữ riảng cho

lắnh vỹc m ứng dửng hữợng tợi.
1
Mổi trữớng iằn mổi l tản gồi dũng trong lun Ăn cõ tham s, tnh chĐt tữỡng ữỡng mổ cỡ th ngữới v s ữổc tĂc giÊ trnh b y
xuyản sut, thng nhĐt trong lun Ăn
3


Phm vi nghiản cứu.
-

NMHA l m viằc trong khổng gian tỹ do v mổi trữớng iằn mổi, dÊi tn

cổng tĂc m khuyn ngh quc t t ra: 402-405 MHz (MICS: Medical Implant Communication System) v 2,4 GHz (ISM: Industry System Medical).
3.

Nhiằm vử ca nghiản cứu.
t ữổc mửc tiảu vợi i tữổng nghiản cứu  nảu trản, lun Ăn tp

trung v o mt s vĐn sau Ơy:
-

Nghiản cứu tng quan v hằ thng cÊm bin, cĐu to, th nh phn ca

thit b cÊm bin dũng trong y t. Ănh giĂ nhng ữu im  t ữổc, tm ra
nhng im cặn tỗn ti cn phÊi nghiản cứu cÊi tin, khc phửc v ông-ten k
ch thữợc nhọ ữổc ứng dửng trong thới gian gn Ơy cõ cỡ s,
ng lỹc cho nghiản cứu xuĐt sò dửng NMHA. Lỹa chồn mổ hnh, lỹa
chồn phn mm mổ phọng, phữỡng phĂp, cĂch thức mổ phọng thu ữổc
kt quÊ chnh xĂc trong quĂ trnh nghiản cứu ca lun Ăn.
-

Nghiản cứu v xuĐt cổng thức tnh toĂn tham s iằn ca NMHA

trong khổng gian tỹ do thổng qua sò dửng cĂc cổng thức ca ông-ten cỡ
bÊn phũ hổp, khÊo sĂt hiằu quÊ khi ữổc sò dửng. CĂc cổng thức tnh
toĂn n y cũng vợi viằc sò dửng phn mm mổ phọng s l m tông hiằu quÊ,
tnh chnh xĂc trong thit k ch to. CĂc cổng thức ữổc xuĐt s gõp
phn ho n thiằn giÊi phĂp thit k NMHA trong khổng gian tỹ do.
- Nghiản cứu v xƠy dỹng mợi cổng thức thit k cĐu trúc tỹ cng hững ca

NMHA trong mổi trữớng iằn mổi, Ănh giĂ hiằu quÊ cổng thức khi thit k.
Cổng thức n y ữổc sò dửng cho thit k, ch to cũng vợi sò dửng phn mm
mổ phọng s l m tông hiằu quÊ, tnh chnh xĂc trong thỹc t sò dửng.

4


Ơy cụng l cổng thức nn tÊng cho sỹ phĂt trin ứng dửng NMHA l m viằc
trong chĐt iằn mổi.
-

Nghiản cứu Ênh hững ca chĐt iằn mổi tợi hot ng ca NMHA khi l m

viằc. Kt quÊ thu ữổc s Ănh giĂ khÊ nông hot ng ca NMHA mt cĂch ch
nh xĂc nhĐt cho ứng dửng trong thit b cÊm bin dũng trong y t.
Ch thò, o kim, so sĂnh gia cĂc kt quÊ tông tin cy, tnh chnh xĂc
ca ni dung nghiản cứu.
4.

Phữỡng phĂp nghiản cứu.
Phữỡng phĂp nghiản cứu ữổc tĂc giÊ thỹc hiằn kt hổp gia cỡ s lỵ

thuyt vợi kt quÊ mổ phọng, t õ ữa ra kt lun v kt quÊ nghiản cứu. Kt quÊ
trnh b y u ữổc kim chứng bng thỹc nghiằm.
TĂc giÊ tin h nh nghiản cứu lỵ thuyt v k thut siảu cao tn, k thut
ông-ten v truyn sõng, lỵ thuyt v thit k ông-ten. ỗng thới cụng nghiản cứu
cĂc ni dung liản quan tợi tham s c tnh ca mổi trữớng khi thit b cÊm
bin cõ ông-ten kch thữợc nhọ hot ng. Trản cỡ s nghiản cứu lỵ thuyt,
tĂc giÊ tin h nh xƠy dỹng mổ hnh, lỹa chồn tham s mổ phọng phũ
hổp vợi yảu cu nhiằm vử nghiản cứu. Lỹa chồn phn mm mổ phọng,
phữỡng phĂp mổ phọng phũ hổp vợi mổ hnh b i toĂn cn giÊi quyt. XƠy
dỹng mợi, xuĐt sò dửng cổng thức trản nn lỵ thuyt truyn thng, gn vợi
mổ hnh, tham s, mức Ênh hững  xĂc nh. kim chứng tnh ch
nh xĂc, cĂc kt quÊ cổng thức, mổ phọng v thỹc nghiằm ữổc so sĂnh
vợi nhau. Kt quÊ so sĂnh ữổc hin th thổng qua biu ỗ ti cĂc giĂ tr
thổng s c trững.
Tng hổp cĂc bữợc nghiản cứu
A.

ữổc tĂc giÊ trnh b y trong phử lửc

5

5. CĐu trúc ca lun Ăn.
CĂc kt quÊ v õng gõp mợi ca lun Ăn ữổc trnh b y chi tit trong 4
chữỡng ca lun Ăn nhữ sau:
Chữỡng 1: Tng quan v ông-ten kch thữợc nhọ dũng cho cÊm bin
vổ tuyn trong y t
Chữỡng n y trnh b y tng quan v cÊm bin vổ tuyn dũng trong y t.
Trnh b y tng quan v ông-ten kch thữợc nhọ xuĐt dũng cho cÊm bin
vổ tuyn trong y t. Ngo i ra, ni dung chữỡng cặn trnh b y cĂc tiảu chu'n,
khuyn ngh ca quc t v lắnh vỹc n y. CĂc ni dung cỡ bÊn cho nghiản cứu
nhữ: lỹa chồn mổ hnh v tham s ca iằn mổi cho mổ phọng; lỹa chồn
phn mm mổ phọng; phữỡng phĂp mổ phọng thu ữổc kt quÊ chnh xĂc;
Ơy l cĂc vĐn cỡ bÊn l m nn tÊng cho quĂ trnh nghiản cứu, t õ khflng nh
tnh chnh xĂc ca ni dung nghiản cứu phửc vử cho lun Ăn.

Chữỡng 2: xuĐt sò dửng cổng thức cho tnh toĂn tham s iằn ca
NMHA khi l m viằc trong khổng gian tỹ do
Chữỡng n y xuĐt sò dửng, khÊo sĂt tnh hiằu quÊ ca mt s cổng
thức dũng cho tnh toĂn tham s iằn ca NMHA khi l m viằc trong khổng
gian tỹ do ( Ơy l cĂc cổng thức ca ông-ten cỡ bÊn  ữổc cổng b). CĂc
cổng thức n y ữổc so sĂnh vợi kt quÊ mổ phọng v kt quÊ thỹc nghiằm
ữợc lữổng sai s tnh toĂn khi sò dửng.
Chữỡng 3: XƠy dỹng cổng thức cho thit k cĐu trúc tỹ cng hững ca
NMHA trong mổi trữớng iằn mổi
Chữỡng n y trnh b y ni dung xƠy dửng mợi cổng thức cho giÊi phĂp
thit k cĐu trúc NMHA t ữổc tỹ cng hững khi l m viằc trong mổi trữớng

6

iằn mổi (tnh chĐt mổi trữớng giÊ lp tữỡng ữỡng mổ, cỡ th ngữới). Cổng
thức n y ữổc so sĂnh vợi kt quÊ mổ phọng v khÊo sĂt kt quÊ sò dửng cho
cĂc cĐu trúc NMHA rĐt nhọ khflng nh tnh chnh xĂc khi thit k.

Chữỡng 4: nh hững ca iằn mổi tợi c tnh iằn hot ng ca NMHA v
quy trnh - kt quÊ thỹc nghiằm
Chữỡng n y trnh b y kt quÊ Ănh giĂ Ênh hững ca mổi trữớng iằn mổi
tợi hot ng ca NMHA. Trnh b y qui trnh ch thò NMHA, ch thò chĐt
iằn mổi dũng o kim v so sĂnh kt quÊ. Thỹc nghiằm, o kim va khflng
nh sỹ chnh xĂc ca cĂc kt quÊ Â trnh b y ỗng thới cụng l cỡ s tip tửc
phĂt trin, nghiản cứu v NMHA trong tữỡng lai.
Trong phn kt lun, tĂc giÊ tõm tt cĂc ni dung  trnh b y, cĂc kt quÊ
 t ữổc, nhng õng gõp ca lun Ăn, cĂc ni dung tip tửc ho n thiằn v
hữợng phĂt trin tip theo.
Phn phử lửc A trnh b y thứ tỹ cĂc bữợc nghiản cứu ca lun Ăn.
Phn phử lửc B trnh b y ni dung v so sĂnh kt quÊ ca hai phữỡng
phĂp mổ phọng MoM v FEM, thổng qua so sĂnh lun Ăn lỹa chồn ữổc giĂ
tr cho tham s mổ phọng, phữỡng phĂp mổ phọng kt quÊ thu ữổc t l
chnh xĂc, phũ hổp nhĐt.

7


Chữỡng 1
TNG QUAN V NG-TEN K CH THìC NH DềNG CHOC MBI
NVTUY NTRONGYT

1.1. Tng quan v thit b cÊm bin vổ tuyn dũng trong y t.
Hiằn nay, ứng dửng cổng nghằ tiản tin ca ng nh iằn tò - vin thổng

cho y t ang phĂt trin rĐt mnh m. Mt s thit b cÊm bin vổ tuyn  ữổc
phĂt trin thay th cho cĂc thit b khĂm, cha bằnh truyn thng, cĂc ứng
dửng mợi n y khổng nhng thun lổi cho bĂc sắ khi sò dửng m cặn
giúp cho cĂc bằnh nhƠn cõ thảm sỹ thoÊi mĂi trong sut quĂ trnh xt
nghiằm, lĐy mÔu thôm khĂm, iu tr bằnh.
Tõm tt chức nông cỡ bÊn ca thit b cÊm bin hot ng trong lắnh vỹc y
t t trong cỡ th ngữới hiằn  v s phĂt trin ữổc trnh b y nhữ trong Hnh
1.1.
Thit b cÊm bin khổng dƠy (RWS: Radio Wireless Sensor) in hnh
dũng trong cỡ th ngữới õ l viản nhng ni soi khổng dƠy (WCE: Wireless
Capsule Endoscopy) Â ữổc sÊn xuĐt, sò dửng thữỡng mi trong khoÊng 10
nôm tr li Ơy. WCE cõ cĐu to rĐt nhọ, cõ dng viản nhng vợi cĐu trúc tiảu
chu'n ( ữớng knh d i) l 11 mm 26 mm. WCE cõ mt th nh phn
l

camera nhọ hoc thit b cÊm bin thu nhn hnh Ênh trong khi viản

thuc di chuyn trong ữớng tiảu hõa con ngữới nhữ rut non, i tr ng hoc d
d y phĂt hiằn bằnh lỵ. BĂc sắ ho n to n cõ th nhn ữổc hnh Ênh cỡ

8


tõm khi nhn c tớn hiu t b cm bin. Khi truyn thụng thc hin chc nng
truyn d liu t thit b cm bin trong c th ngi ti thit b ghi nhn d liu
bờn ngoi ni m cỏc bỏc s cú th s dng d liu ú chn oỏn bnh cho cỏc bnh
nhõn.
Thit b y t
thng mi

Bnh Parkinson

Bnh run vụ cn

Bnh co cng c

Bnh tiờu húa
món tớnh
Bnh tiu tin

p lc
di chuyn

Hnh 1.1: Chức nông cĂc loi thit b cÊm bin trong cỡ th ngữới.

Hỡnh 2.1: Cỏc loi thit b cm bin trong c th ngi
quanTtcnicỏctngkhcaichcbằnhnngnhuƠnmngữớiccpbằnhngukhổng,nuụi bhocikhrĐti tngucÊmn tronghĐykhõthit

b; vỡ th hiu sut truyn dn phi cao gim thiu tt nht s tiờu th nng lng chu v au
ợn. WCE Â ữổc sỹ cho php ữa v o sò dửng ca cửc quÊn
cú th, kộo di tui th ca ngun. Trong iu kin lm vic ny (trong c th ngi) lỵ
thuc v dữổc ph'm Hoa Ký. Tuy nhiản, WCE ch ữổc sò dửng
trong
cỡ quan
tiảu

ng-ten l thnh phn quan trng gúp phn nõng cao hiu qu truyn dn trong thit b cm bi
con

Mt

ngữới

vớd

[7],

th

cặn

ct

thỹc

cho

t th con

thi tb

cm

ngữới

bin

ncú

c

kớch

trong

hõa

th

ca

cỡ

th

cr t nh .

nrĐt

c

th

ngnhiui,viờnmÔunộnxtnnghiằm,isoi(WCE)nhiudựngvtrtrảnchncỡoỏnth chỡnhncĐynhghptrongthitbng tiờuiằn tòhúa

ca ngi nh hỡnh 2.2 (b). Cỏc thnh phn c ch to ca WCE ging nh s nhm
giĂm sĂt, ch'n oĂn v iu tr bằnh.

khi, trong ú khi truyn thụng bao gm ng-ten cú kớch thc khụng gian thit k
Thổng thữớng, mt s thit b cÊm bin y t khổng dƠy khi l m viằc cõ l rt bộ. Vỡ vy, mc tiờu t

ra phi sn xut ng-ten cú kớch thc rt nh v hiu

sut phỏtth xữổccao.tMtrongs mổloicỡ,ngmch-ten mĂu,ócỡc quanphỏt triiảunhõachocas cỡdngthtrongngữới,cchoth

ngi, chi tit s c trỡnh by trong phn tip theo.


n¶n y¶u cƒu ph£i câ k‰ch th÷îc r§t nhä nh÷ng l⁄i ph£i câ hi»u su§t truy•n
d¤n lîn, ti‚t ki»m n«ng l÷æng v truy•n ÷æc dœ li»u ch§t l÷æng cao vîi thíi
gian thüc. Trong H…nh 1.2, tr…nh b y mºt sŁ øng döng cıa thi‚t bà i»n tß
÷æc sß döng ð c¡c và tr‰ nh÷ b¶n ngo i ho°c ÷æc c§y, °t trong cì th” ng÷íi

9


¢ v ang øng döng, nghi¶n cøu ph¡t tri”n. Vîi nhi•u ÷u i”m, thu“n ti»n n¶n
mºt sŁ thi‚t bà c£m bi‚n ¢ ÷æc s£n xu§t th÷ìng m⁄i dòng ” i•u trà c¡c b»nh
nh÷: b»nh Parkinson; k‰ch th‰ch rung ºng cıa nhàp tim cƒn cho sü
sŁng ho°c l vi¶n nhºng nºi soi khæng d¥y dòng cho ch'n o¡n c¡c b»nh v•
÷íng ti¶u hâa.

Thiế

hình

Thiết bị nội soi cơ quan tiêu hóa
Hình 1.1 Ứng dụng của thiết bị điện tử đặt trong cơ thể
H…nh 1.2: Ùng döng cıa thi‚t bà i»n tß trong y t‚ °t trong cì th” ng÷íi. Thông thường, một số
thiết bị y t ế cảm biến không dây khi làm vi ệc được

đặt trong mô thịt, mạch máu, cơ quan tiêu hóa của cơ thể người, cho nên yêu cầu
phải cóTuykíchnhi¶n,thước rcìất nhth”ỏnhưngng÷íilạcâiphc§uảicó t⁄o,hiệu sut‰nhấtruych§tền dr§tẫncao,phøctiết t⁄p,kiệm vnăng…v“y thi‚t bà

lượng và truyền được dữ liệu hình ảnh chất lượng cao với thời gian thực. Trong thiết
c£m bi‚n ph£i y¶u cƒu r§t nhä v• k‰ch th÷îc nh÷ng l⁄i câ º ch‰nh x¡c cao bị này, ăngten có vai trò rất quan trọng trong việc truyền, nhận dữ liệu. Nhiều nghiên

cứkhiuvềdòngăng-tenchodùngch'ncho RWS,o¡n, WCEi•u đãtràđượb»nhcđầu. Ngtư, quaynay,đócảmºtithiệnsŁđángthi‚tkể bàvề
c£m bi‚n kích thước như (S.I. Kwak, et al., 2006; S. H. Lee, et al., 2008; P. Izdebski, et al.,

r§t nhä nh÷ o nhàp tim, ki”m so¡t l÷æng ÷íng trong m¡u, thuŁc i»n tß 2009; Tutku Karacolak 2008-2012;

Jaehoon-Kim & Rahmat-Sami, 2004; Wen Lei

và Yong-Xin Guo, 2013; Jorge R. Costa, Carlos A. Fernandes, Konstantina S.